Numerische Modellierung der Degradation von Dünnschicht Solarzellen aus amorphem Silizium

Kreisel, A.

Book/Report

FZJ-2019-00563

Numerische Modellierung der Degradation von Dünnschicht Solarzellen aus amorphem Silizium

Kreisel, A. (Corresponding author)FZJ*

1995
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 3060, 86 p. (1995)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/21322

Report No.: Juel-3060

Abstract: Die theoretische Beschreibung der elektrischen und optischen Zusammenhänge in PIN-Solarzellen aus amorphem hydrogenisiertem Silizium (a-Si:H) zeigt immer noch Unzulänglichkeiten. Das gilt nicht nur für das generelle Verständnis der Zustandsdichte nach der Alterung, sondern auch für deren Beschreibung in ungealterten Schichten und Schichtsystemen. Aus diesem Grund sollen in dieser Arbeit bekannte elektrische Transport-, Rekombinations- (Standardmodell, Defektpoolmodell) und optische Generationsmodelle zur Charakterisierung von PN-Solarzellen und deren Degradation verwendet werden. Für die numerische Modellierung von ungealterten und degradierten Dünnschichtsolarzellen aus a-Si:H werden Modelle für den Transport und die Rekombination von Ladungsträgern in der elektrisch aktiven PIN Struktur, das optische Generationsprofil in dem Schichtsystem, die Defektbiidungskinetik unter Lichteinfluß und eine Beschreibung der externen Widerstände benötigt. Die Auswirkungen der Defektdichtebeschreibung in Übereinstimmung mit dem Standard- oder Defektpoolmodell werden Anhand verschiedener Meßgrößen (Dunkel-, Hellkennlinie, Spektrale Empfindlichkeit) ebenso diskutiert wie der Einfluß des Generationsprofils. Die zur Berechnug der ortsabhängigen Generationsrate angewendeten Modelle basieren zum Einen auf dem Algorithmus nach Lambert und Beer und zum Anderen auf einem verbesserten optischen Modell, welches Fresnelreflexion und -transmission an jeder Schichtgrenze, sowie phasenrichtige Ausbreitung innerhalb der Schichten berücksichtigt. Nach einer Analyse der Simulationen von ungealterten Solarzellen mit den verschiedenen optischen und elektrischen Modellen, wird eine sehr einfache Beschreibung der Defektkinetik benutzt, um die Degradation von a-Si:H Solarzellen unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen zu simulieren. Die Messungen an ungealterten Solarzellen verschiedener I-Schichtdicken kann mit Hilfe des Standard- oder des Defektpoolmodells zufriedenstellend simuliert werden, wenn man parasitäre Effekte (TCO-Leitfähigkeit und lokale Kurzschlüsse) berücksichtigt. Dabei zeigt sich, daß für einen exponentiellen Verlauf der Dunkelkenninie ein Übergangsbereich mit erhöhter Defektdichte zwischen P- und I-Schicht notwendig ist. Dieser Bereich muß im Standardmodell explizit hinzugefügt werden, im Defektpoolmodell wird er hingegen selbstkonsistent berechnet. Unter Beleuchtung können die Interferenzmodulationen in den Reflexionsmessungen und in der wellenlängenabhängigenSpektralen Empfindlichkeit (Zellen mit flachem TCO) gut durch das verbesserte optische Modell wiedergegeben werden. Der Hauptgrund dem Defektpoolmodell in Verbindung mit dem verbesserten optischen Modell den [...]

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